超快充电铝锂电池准备承担

一个新的竞争对手已经创建了锂离子电池,电荷在一分钟后,仍然执行几乎完全充电成千上万次。新电池是基于铝锂,这将使它更加便宜,比锂离子竞争对手更安全。铝离子电池说背后的美国团队技术可以进入家里,帮助存储电网的可再生能源,甚至电力汽车。

铝离子电池在概念上类似于锂离子电池:电池放电时原子从金属阳极氧化,将电子释放到外部电路。当充电时,电子驱动回阳极。

铝离子电池和锂电池提供了诱人的问题解决方案。铝是地壳中含量最丰富的金属,比锂便宜得多,也更少的反应所以电池火灾不可能成为一个问题。电离铝也解放三个电子与锂相比的一个,可能给电池充电能力更高。但铝离子电池一直饱受重重困难:放电电压往往是低至0.55 v和各种阴极进行解体期间重复循环,导致电池的电池的寿命在100次下降到85%或更少。

但现在Hongjie Dai斯坦福大学和他的同事们在加州推出一个原型电池新的石墨阴极,解决了这些问题。集团的发现石墨的显著特性始于一次好运。在调查潜在的金属氧化物薄膜作为阴极,研究人员使用石墨粒子增加电导率。当复合电影显示电池的行为,他们决定做进一步调查。在斯坦福大学团队的铝离子电池、铝氯离子(AlCl₄^{- - - - - -})存储在电池充电时阴极。放电时,离子迁移到金属铝阳极的结合形成₂Cl₇^{- - - - - -}。当研究人员调查了石墨阴极化学他们发现,间变性大细胞淋巴瘤引起的₄^{- - - - - -}石墨层间离子可逆地插入。

自然的问题

然而,天然石墨阴极遭受两个问题:首先,电池的最大充电和放电率降低笨重的间变性大细胞淋巴瘤引起的扩散₄^{- - - - - -}离子原子之间的飞机。更糟糕的是,当离子扩散,造成石墨的50倍扩张,把它分解为loosely-stacked原子薄片。团队解决这两个问题都与石墨泡沫镍上他们沉淀产生的碳,然后溶解金属在酸生产碳结构允许AlCl的大型原子空间₄^{- - - - - -}离子在迅速与很少或没有损失。

使用他们的碳泡沫阴极和超干电解质,研究人员制作了原型电池放电电压的2 v和能源能力类似于铅酸、镍氢电池。这个电池失去了很少的存储容量7000次后,使它甚至比锂离子电池,持续大约1000周期。也许最值得注意的是,电池完全充电可以安全地在不到60秒。这是近100倍的最大锂离子电池充电率。安全电池甚至可以弯曲折叠,研究人员通过它钻了一个洞时操作不会导致一个危险的短路。

戴显示,商业公司感兴趣。他认为电池是一种很有前途的替代在家电镍氢充电电池,除此之外,用于存储电力网格。他说,目前,电池的能量密度由笨重AlCl是有限的₄^{- - - - - -}离子。希望这工作真的可以打开更多的研究在这个领域,”他补充道。

Electrochemist唐Sadoway麻省理工学院的技术,我们很兴奋。“这是表明铝的可逆循环的第一步是有可能的,”他说。锂离子在汽车的门槛不是能量密度- 150 w / h /公斤,已经足够。障碍是成本:锂太昂贵,仍然过于昂贵。大多数人在电池世界正在错误的问题,这些人值得表扬解决正确的问题。